JPH0469980A - 半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

［産業上の利用分野］ 本発明は甲゛導体装置１１、“係り、とくに量ｆ閉ｌ゛
込め構造り８用いて情報の表現、伝達、記憶もし７くは
処理を行なう半導体装置シロ”関４る１゜

【従来の技術
） 最近の微細前−１：技捧の進歩１．コ、ともない、勺ブ
ミクロンあるいは大ツメ−・タレベルの微細前〕：がｉ
＝Ｊ能になり、電子のドブ０イ波長と同程度あるいばぞ
れ以トの微細な構造を作製Ｃきるようになってきた７ご
れと共に、従来のトランジスタ回路に替わる新しいデバ
イスあるいは情報処理の方法が探索されるようになって
きた、そのような提案の−・つとして、例えば、第１の
公知例として米国特許第６２６８０２号公報（対応日本
出願：特開昭６Ｆ−８２４７３号公報）に記された″量
子結合装Ｗ″がある１、また類似の素子に関しでは、マ
ーク・ニー・リード、シンポジウム・オン・１９８６・
ヴイエルエスアイ・テクノロジ、第１頁ないし、第・１
頁、（Ｍａｒｋ、Ａ、　Ｒｅｅｄ、　Ｓｙｍｐｎｓｊ、
ｕｎ＋ｏｎ　１９８６　ＶＬＳＩ　Ｔｅｅｈｎｏ、１ｏ
Ｈｙ、　ｐｐ、１−４）　及び、Ｆイー・ケー・フェリ
ー、フィジクス・アンド・テクノロジ・オブ・サブミク
ロン・ストラクヂャーズ。 スブリンガー　・フェアシー９，１５１８８年、第２３
２頁ないし、第２３６頁、（Ｄ、に、Ｆｅｒｒｙ＋Ｐｂ
ｙｓｉｅｓ　　ａｎｄ　　Ｔｅｅ）１ｎｏｌｏｇｙ　　
ｏｆ　　ＳｕｂｍｉｃｒｏｎＳｔｒｕＣｔ、ｕｒｅｓ、
　５ｐｒｊ、ｎｇｅｒ−Ｖｅｒｌａｇ、　１９８８．　
ｐｐ、２３２−２３６）等においで論じられている。 この中で、Ｊ：起用１の公知例による″量子結合装【″
は、第１６図に示すようにアレー状に″量子ドツト′　
（３次元空間のすべての方向で電ｒ−のドブロイ波長あ
るいはそれ以五の寸法をもつ、低ポテンシヤル領域）を
配列し、量子ドツト間を電子がトンネル効果によって渡
り歩き、これにより情報処理を行な・）ものである。こ
れの具体的構成としては、例えば量子ドツトをＧ　ａ　
Ａ　ｓで構成し、これをＱ　ａ　Ａ　Ｉ　Ａ　ｓでその
周りを満たせば良い。 （発明が解決し２ようとする課題］ 従来の１−ランジスタを用いた集積回路１．Ｊおいては
、１−ランジスタが動作する電番、゛、トランジスタ内
部および配線ＬＪ付随した浮遊容量の充電、放電を行う
ため、大きな電力消費が必要であった。今後、ｖｌ、細
加］６の進歩と共に消費電力の制限器Ｊ、より集積度が
限界に達すると考えられる。 また、従来の１−ランジスタを用いた回路では、多数の
トランジスタを相互に金属の配線で接続するため、集積
度の増加とともに配線に要する面積、配線の抵抗などが
増加し、これも集積回路の性能を制限する大きな要因に
なっている。 また、微細化とともに集積回路中の素ｆも急激に複雑番
、°、なってきている。例えば、ダイナミックＲＡＭの
記憶セルは従来は平面Ｌご形成した翳純な構造の容量を
用いていたが、サブミクロンの領域では大きな静電容量
を確保するため、溝型容Ｉセルなどの極めて複雑な形状
が必要になってきている。この傾向は今後もさらに続き
、集積回路の製造コストを増加する原因になると考えら
れる。 さら１．：ｉ、、［来の１−フンジスタを、用いた集積
回路ＩＪ、動作速度にも限界かぁ）る、従来のトランジ
スタでは、伝導キャリアが実際１．５゛ソースから１！
レイン（バイボー−７トランシスタではユ゛ミッタから
ｍｌ　＋、、、・フタ）に廷ｔうし、τ電流とな１・Ｊ
、この電流のイＩ無各ディジタル信号のｌ／（ンど対応
さ′＋ＪＩ′１′”いる１、従−ンて、スイッチング動
作にはトランシフ、夕のソースからドレインまで実際に
伝導キャリアが移動１イ；）時間（ｉ＝行時間）が必要
である。Ｉ２．かり、、伝導Ａ゛ヤリア半導体中での速
度は良く知られ、ているように飽和速度（１，ｘ　、１
、、、　Ｏ’　ｅ　ｍ　／　ｓ程度）がト限どなる。従
って、ト記寸♀■Ｍ間も制限されｒｌ、まう。 」−起用コの公知例の諷ｒ結合装ｒも、伝導キャリアで
ある電子が量子ドツト間杏・実際に４行することが動作
の基本とな−）又いる点では、従来のトランジスタとな
んら変才）りはなく１．トランジスタと同様の速度の制
限４受）、ｊる。 また、上記ｆ＆ｆ“結合装置ではｔ−７１：ツｌ−中Ｖ
、ｌ、個の電子が自るか無いカミ、よ、ズディジタル信
号６表現し、（−いる。ダイナミックＲＡ　Ｍの９］１
憶１ｒル番、゛おいて、（リフトツシュ動作無Ｌ−Ｃは
）情報が失わ肛でし、まンよ−＞　ｉ：“、この蝋イ鯖
合装匠り・は情報が失われて［２まうこＪ・は明らか−
で・ある。ご、れは３半導体゛中゛（゛は、電子は角結
自１１、より消滅１．　ｌ−リ２あるいは熱励起シーよ
っで〕４成１．、、７！ニリづるノーめ’Ｃ；Ａる。 以」、Ｖより本発明の［１的は極め′τ低消費電力１・
。 高速１１１、情報処理を９１な・うたぬの、情報の表現
、伝達、記憶、も１．＜は処理３　ｌ？５なう半導体装
置を提供するごどにある。 本発明の他の目的は高い誘電率（Ａｊ！杉−（牢）を−
有し、かつ高速に応答できる新り、い′４′導体駁置芥
折供することにある６ 本発明の他の目的は、人容菖記憶に滴［５た記憶媒体で
ある半導体装【巻、提供することである。。 ［課題を解決するＩめの手段］ 上記目的夕達成、′４るプめ、高抵抗￥、導体、維綽体
あるいは半締、縁体かｌ゛）なる障壁領域７６有ｊ２２
、該障壁領域の中ＬＪ７複数の活（１：領域４含み、詠
活性領域はぞの内部番、伝導キャリ″ア゛を閉［”、込
めることができ、 各々の１−配溝性領域が１−す・−１あるいはアタｔ・
ブタどし、で働く不純物療ｆを含み、 土−記複数の活性領域のに−〕の内部番５８才月づる一
１記伝導キャリアの局在により電気双極子を発生ぜし。 ぬることを特徴とする寥導体装置を構成−４るものであ
る。 ［作用］ 活性領域間が高抵抗半導体、絵糾体あるいは半絶縁体に
よる障壁領域で隔てられているごど１１．より２伝導キ
ヤリアが活性領域の間も移動することがない。このため
伝導キャリアの走行に要゛４る時間１・、−よって装置
の動作速度が制限さｔするこ−・がなく、高速の動作が
達成できる。 また、上記活性領域の内部Ｌ：、　Ｆ、ナーあるいはア
クセプタとして働く不純物原子により発生し７た伝導キ
ャリアが閉じ込められるごとにより、該伝導キャリアが
該活性領域から流出して失われることがなく、このため
情報が失われることがない。こ右、組、よ・］で情報の
保持、記憶を行なうごど力てて〜ざる。 また、−上記活性領域の内部ｔＪ、おける上、品己伝導
ヤヤリアの局ｎによ、）て電気双極ｒ憾発ノ（ユセ［１
，めることじより、該電気双極子の方向や犬き゛さＬＪ
より情報夕表現、記憶することが７−′きる。またイの
内容を、外部か’）２７．界Δ・与えることで制御４−
る二とができる。また隣接す゛る電気双棲了間番、″働
く電界【Ｊよる相互作用を用いて情報の内容を１１次隣
接する電気双極イヘ伝達させ、これ１．”より情報の伝
達を行なうことかでｆ５ζ）、１ 以下本発明の１１段による各棟の作用Ｌ：ついフ、詳細
に説明する。 従来のトランジスタ回路では、１−ランジスタはスイッ
チどシ５．で機能Ｌ−１−ランジスタがオン状態となる
かオン状態となるかをγイジタル信叶ど対応さゼでいる
。この時、信号は金属配線中の電位としてあら才）れる
。 本発明の情報表現では、電気双極子−の空間的な分布巻
情報と対応づける。電気双極子は、電界によっフ、容易
１．向きＸ）人きさを制欲１・［る、′、）が°し戸・
る。徒６っマ、金属の配線を用いなく１１も、遠距廊子
から向きや太きさへ・（ぴ化、ｌゼるご゛どが１−きる
、１Ｌ、かも、雷１全り、、双極子の向きや２）いｈ（
、、ｙ４変、ｊｌ、るの【、シ１２、ｈ　５　、’、ｚ
ジスタ（ハｄ、＞　１．１電流に−ｄｊ　ｌ必要がなイ
（７）　”’（・木質的４．”：　４’＜：　ａ”１２
宗〃）の動イ乍Ｌ、向い゛（い〈Ｌ　ＩＩ　まソ。 、＊　薮）＠気、　’ｌ　ｈ　了°呑、：　ｌ”Ｉ　’
４ｆ　１）１２　列！、；Ｊ、ａ１４　ｉＪｌ　＄１−
Ｊ’−６，１が１４０ル：であるので１．”’、、、　
ｔｊ、、、　＄用いプノ゛１１・・ｌ什ばＡ１１プ１７
的１、ｌ’１ｇ　並列＊ｉ、：　３’ｌｉ　１．、向Ｌ
’−（−、、）６　、　、％、・列処ＪＥ　＆、”１：
　Ｊ’ｉ　ｉｌｅ　’ｉ、’、、　’ｉｉ報処理Ｅ゛−
枠めｊ、紺Ｗ−（“・ｉ−・）る□、ｌ・ｉ；ｔ　ｔ、
１７）ｖ土°？、′贋、ない、。 ま、１）（−１も）１゛東の０″属配線番、３１、ンＩ
ｓ　Ｊ、）ｃ、、ｉツくノ”′ＩＰ’ｌｊｌ：イ１６求
、配ｇ祇抗Ｕよイ、）りＩＩツ々スＡＪ−のｔ、め々、
数の情報グ１．理：１．トメント間の同期不、・取るの
ｉｌｌ困（ｊ゛１→Ａ、・・）１・）、高速動作の陣１
ｊ７２：ｉｇニー、＞ζい・に）。本発明２°は、電ｙ
１事し、２より電気双極子−４遠隔操４／ＩづるＪｏと
ｉ、、：　、１、す、ン［」ツクの分配量Ｉ光の伝播法
）＄ｊｌ°ｔ１われイ４　Ｑ）　””ｉ’、’、’、７
、クロックスキ１−は極め°て小さい。 また、電気双極イは７ぞ０１周り１．、極め“τＡ［、
方に↑の強い電！１づ）布を作るので、隣接°４る電気
双極イルＱ）晴Ｓｉｔυ）伝達は、やはり伶：属の配紙
・（ネ、用いないで曾（うごとかで・き・る。 Ｊづ一３有限の電気双極イル、、右する素ｆど１．〈璽
、１１、伝導、へ・ヤリノ′°を右限領域Ｓ′閉１′、
込めるごどが必装マ・ｋｌン、”）１１．□゛のた、め
む、は、電（’親和力の、巽、なン”、　、！４Ｗ：　
Ｘ杭体６．用い１パ、いわゆイ”）量イ・閉じ、込め構
造各形成ｌ、・。 イ°の中し、ドナ・・、ｔ□７）るいＩｆ　”？βノド
°シター・なる２−・練物を・小力ｒ＋　１”’　；ｔ
ばよい、、６ｙ、つく−７本発明の〃；（理１．１１１
１．　ＪＪ、−５く半導体装置１７．；、もで来のトソ
ンＳパスタを比／＼゛極めで中線な構造る・イ１“オ？
、　、１ 、ぺｊ゛）１１．６、斌「−閉１込め柄端と１“く□、
電子に苅・子るボラパ・シ〜・ルの低い領域、が′：）
、領ｔ４　ＪＪ）ど）構造（２里枦小ボ°］・ンシヘ・
・ル構造）を用いる。ｌ・、伝導ヤ〜・Ｊ１′°は第」
−の低ボｌ′ご・′シャツ１川：、ン、ル￥領域１１１
．ｌ存在″４ン、）か、第２の低ボｊ：／シャル」゛ホ
ルギ領域１、Ｊ存在゛ｉるかによっ′７′２７イの電気
′Ｘ極ブ能率ベクトルＪ対シロ：付け（る、“２．が７
−′きるのマ′ｉ′イジタル信号処理、ディジタル信Ｓ
）記恒覗・通合イ゛る。 まｙ＝　ｔ　”ｙ′閉じ込め構造は、ナノメータＬ／ベ
ルの・」法に’小１　＜：できるの１−７ご′Ｊ１．を
用いｔ、０号処理ラップ、記憶づ゛ツブは榛め１、ρ；
集積１．ｉｉｉ：、　”’ｒ？きる４１、オミ八本発明
によれば、障壁膜の障壁高９さ、１．　Ｆ夏１節）で大
きな雷、Ｔ′−分極率を有４−イ）ηｌｆ］領域１を実
現（１、ごれΔ・格ｒ−状に並べるど、辺傍のａ：ゼ領
域のＭｌ気双棹ｉ了が同一））向に柚ｊっだ状態が実現
できる７、ご−Ａ１゜は、ある一つの活性領域（１、−
僅かな電気メ）・：極でが生（５ｆどすく、）と１．−
λ］は隣の活性領域の縁ＩＩ’ｄ’（ｉ＝”市ｌ賢１を
作とい、電ｆ゛−分軸率が大きいため、Ｓ：の活性領域
・。 は人きな電気ｉ５１．極子舵イ）べ７ノトノ１４持ｔ′
ン、もノの活性領域に大きな電界を作る。従っ”て”、
もノー・のｌ′β１セ領域も犬き４・電気双極子−能牢
ベツノトル巻、持〜）Ｊ、・）にな？、”・。これは、
誘電体物ρｌｉの用詰各用いイりと。 自発分極を拮つＳ′ど１、なるの７、一種の人１的な強
誘電体を・構成、、するコ、）・が′て・ぎる。ｔｌＹ
来の強誘電体はイオンづ）極の回転本ヰ１１用するノ、
−め応省速度が不罎分であり、Ａ“ヤバシタを形成し、
た場Ｃ高周波領域で誘電率が低６′する問題があった、
し、が１本発明の半導体装置）１、゛よる人Ｔ的強誘電
体は、電ｆの１−ンネル現象による移動を、４）極側、
″−用いているｔめ、従来の強誘電体よりも格ＪＦＨ；
超高速の応答がなされる。このため格Ｉｔ　１．ｒ超晶
速、超高周波用途のヘヤバ・′・りが形成ζ・きる。 まノ〜７、τの、−１、うな２重極小、ｉ　、Ｆ、ンシ
ャルを持っ敏ｉ″ｆｆｉ　Ｕ、：　ｉ、へめ構造を格子
状に紋べた構造巻薄股状＆：：、　１．、、マ、膜に小
１０なノフＦ６０．”電界夕印加イ゛る。１−５、大部
分の足−１′閉］゛２込め構造の電気双極イ′は電界の
方向る向く７．１．かＩｌ、電１１があまり強くない状
態では、ｑｙＩ　ｊ”ｔφ゛）の電気双極子ど反対向き
の電気双極子を持）領域かイｊ在１＝、　＊、−＆’、
）。し１かも、５“−の反転分４か領域は人き３さが　
ガ、籠゛！府、す、大きな電界を＋−１＋加して消去（
１，ないかぎ！１安定（、こイｒ在４る。ごシ、１：１
１、次し説、明・１イ：１メカ−７ズノ、Ｌｌ”、　Ｊ
、る。垂直ノラ向の坦％ｌｄ番、よ］ズｌルｊ［はづ・
）極４″る。この時、膜表面）、Ｊ“分極による表１ｈ
１電偕／ｒ寵・）ら、ｔ、＞　ｈ、、、　、この表面電
荷の什イ；）電Ｗ（汐分極場）は９ｊ極を小さく（゛る
向きて・Ｊりる、１ん・、六′・１向きの分極を持つ領
域５ができるＳ′、とて表面電昇が小さくなり、全体の
コ、ネルギは小さくなる。 Ｊの反、転分極領域ｌ、４”、大きさが・定τ・安定１
．て存在するので、一種の粒′ｆ（あるいは擬粒イ゛・
）と１、、てふるまう。この反転分極領域は・様な承（
、電着のもとでは静止しでいるが、場所によ−っ１垂直
電界が変化すると移動゛）る性質がある。１扮−）′７
、この反転分極領域の１ｆ１１内分布な情報番：対応さ
＋４ｙ　ｔ’ｌ。 ば、情報各記録する二とができる この記憶方式では、記憶密度が極めて二人きい、記憶保
持番Ｊ′電ｔＪ消費は手業であり、従−】で不揮発であ
る。 この反転分極領域をディジタル信吟の１１０と対応させ
れば、ディジタルの信号処理ｌ１、も用いることができ
る。これは、従来の半導体素子・番Ｊおいて伝導キャリ
アという自然界し、二座）る粒子を用いているのに替え
て１人Ｉ：的な擬粒子・である反転分極領域を情報の坦
体とし、で用いろことを意味４る。 不均一な垂直電界を印加イ”れば反転分極領域は移動す
るが、従来の半導体デバイスとは次番、述べる意味で本
質的な相違がある、まず、この反転分極領域の移動にｊ
−５いては、電子−は各量子閉じ込め領域の中で極めで
短い距離を移動するが目である。 しかも電子が移動する方向は膜１、−垂直な方向であり
、反転分極領域の移動ブ７向とは垂直の方向じある。従
来の゛ト導体装置では情報と同時（１、ｌ電子・が−′
１′導体中を実際に移動する必要かあ）フ′−が、本発
明では情報の伝達はこのよ−）な電ｒ・の移Ｉｆ巻伴オ
）ない４、実際（゛は、電、気双極ｒ−が作り出４゛電
宥が一１′導体在光の伝播速度（′伝わるごと１なイ）
。徒）マ゛、超高速１．”情報処理が９１なわれる５、
まノ４従東の゛４Ｌ４Ｌｆバイスでは、電子が電、盾に
より加速され（すなわちエネルギを得Ｃ）、障害物（結
晶格子や不純物）に衝突Ｉ、なが１゛）辻行するのｔｂ
　、　ｊ？、ルギが熱か１゛協゛わ、）（“Ｌ、よう、
すなオ〕も消費上旬が大きく、デツプ発熱も大きい。こ
れ１１、“χＪｆ　［、、、、、、、″７本発明は、実
際Ｖ、電電子移動づるわけ（１，１ないの”２：、この
ようなエネルギーの消費が極め゛て一小さい、［実施例
］　］ 以ト木発明の〜・実施例を説、明１７．）、第１区ｉ　
（ａ　）（）、））（Ｃ）は不発…農５、よる１Ｌｆ−
閉じ込め構造を。 用いた装置の−・実施例も・ノＴζす。　同図（ａ）１
・：’、、、　＞１、寸ように１、は第−ｉ　：ｉ’井
戸、２は薄い障壁膜、；３は第、量ｆ・井戸、；ｉはド
ナー・であり、ごれ１）かｌ：）活性領１４ｃ６は構成
されて゛いる。この活性領域ＬＪ。 障壁領域、より電イー親和力の大きな岸導体かＪｂ構成
され、中し伝導電子も閉Ｉ゛込めることができる４、１
なわち活性領域は量子閉し、込め橋ｊ告答、・構成、４
る１、薄い障壁膜２、は−を１１１戸１．；うより電子
親相力の小さな一土導体（あるいは絶縁体）かｌＥ）構
成声れ７いる。また、薄い障壁膜にはドナーとなる不純
物原子が添加されｒいる６　ドナ〜から生じる伝導電子
は第一・あるいは第一の量イ井戸いずれか１．存在する
。薄い障壁膜の丁、ネルギー、障壁の高さ及び膜厚は、
Ｊｉ　ｒ−井戸】から３あるいは３かＩ″１１へ有限の
確率でトンネル効果あるいは熱励起により電−ｒが遷移
ｚ７きるようし、設定する。 障壁領域と量子井戸に用いる月料の組み伯わせ。 としてはＧ　ａ　Ａ　ｉ、　Ａ、　ｓと０７１　Ａ　Ｓ
　ＨΔ１．　Ａ　ｓとＧａＡ、ｓ’、Ｉｒ１Ｐ　　と　
Ｇ　　ａ　　Ｉ　　ｎ　　王″　Ａｓ、Ｃ１ａＰ　　と
ＧａＩｎＰＡｓ、Ｓｊと５ｉＧｅ、Ｓｉ、（’）２．と
Ｓ５，５ｉＧｅとＧｅなどの組み合わゼ、が考λられる
７一般には薄い障＠膜２と障壁領域−゛とは違う材料な
用いても良いが、同じ材料を用いることもできる。具体
的な・例をパイと、障？領域としてはＧ　ａ　Ａ　、Ｌ
　Ａ　ｓ　（Ａ　１の比率は例えば２．０％）、第・ル
び第二６量イ：井戸】、３は　辺］−０ｒｌｒｎのＧ　
ａ　Ａ　ｓかｌ：′）なる５゛１六体、＃いｆａ　Ｗ　
ｎｌＡとｔ−、−（：　ｉ、Ｊ２　ｎ　ｎｌｌｌ１．（
１’）Ｇ　ａ　Ａ　Ｉ　Ａ　ｓ　　（Ａ　］ノＪｔ率は
ｅｌｌλハ１５％）に　−個の１・・づ−５３ｉが添加
されプ゛ものを用いる。 １記構成は、ド′Ｊ−の代オー）すｂ＝　□□ｙ”りｔ
・シタ４用いても実現て゛きる。ごの場拾電ｆ−の代わ
りにｌ・孔が括竹領域中各、運動４る。、τの例と１５
で”は、障Ｑ・領域とし７．はＳｉ、第・及び第二量子
井戸１．：３は一辺５丁口１１の５ｉＧｅ（Ｇｅの比率
は例えば１５％）からなるや１１体、薄い障壁膜ど［、
τ”（ｊｌ、、　ｎ　ｍ厚のＳ　ｉ　Ｉｃ−・個のアク
セノ゛りＢが添加されたものがある１、 さらじ同図（ｅ　）　＆、−，，，示すようｔａｘ、活
＋１−領域Ｃ５を障壁領域゛ｌの中し、格子］−に配列
する。 次に、この装置の動作を説明すと）３．第１図（ａ）に
示″４各々の活性領域て゛はドＪ−から発生１．り８伝
導電７−４が量ｒ−井戸１あるいは３のいずれか１１、
゛存在する。１電ｆが量子井戸］にあるか３番、“ある
かによって、この活性領域は有限の電気双極子能率べク
トルすなオ）ちミス、双棒子の強さど方向夕りλるベク
トルを有する。電気双極ｒ・能率ベクトル丁）は、次式
で表わされる。１ ■〕二ｑ、、−ｄ （ｌは電子の電信ｒ量、ベクトルｄは電子のヅ均位笥ど
ドナーどの距離ベクトルス・ある。従−）て、第１図（
、ｊ）の構造て・は、］−向きか１・向きの電気双極子
能率ベクトルを有する。 第１図（ｃｌ）のように格イ”−状に配列

【、ｆ・構造
では各活性領域が上向きかｔ向きの電気双極子能率ベク
トルを持−）ので１例えばある瞬間の電気双極子の分！
Ｉｌｉを見ると第１図（１Ｙ）のよ・）になっている。 各活性領域の電気双極子−能率ベクトルが独）′Ｉであ
り、活性領域がｎ個ある場合には合剤２ｎ個の分布の体
力が考えられる１、これをディジタル情報と対応させる
規則を定めれば＋１ビットの情報と対応付けすることが
できる。これは１１ビツトの情報を本実施例【こよって
装置内部に表現し２１いるごとになる。各活性領域、の
電気双極子・能率ペクト・ルが独立又・ない場合には、
この装置が表ルア４ζ′きる情報筆は１１ビツト以トど
なる。 この格ｆ・構造を電接にはさんで、ダ・部電界各印加゛
橿れば、粘性領域の電気双極子能率ベクトノ１弓はぼ同
時に変化させることができる１、各活性領域では、列部
電界と他の活性領域が作シ）＠冑の総和からなる電界」
受り、電界変化し応じ（電気双極子能率ベクトルが変化
する。名活性領域は第２図にＡ：Ｘ寸ように、その周り
に極めズ異ツノ性の強い電界分布を作る。ベクトル■・
離れた立春、お１．する双極ｒの作る電界ベクトルトｌ
ｒ）は次式で表さ第１．る、１Ｅ（ｒ）＝［３（ｐ　−
ｒ）ｒ　−ｒ′ｐ］／（４ｘ　ｔ　　ｒ’）電界Ｅは、
第２図に示１ように、電傑双極子のベクトル方向の直線
」二では、電気双極子と同じ方向であるが、電気双極子
・に垂直力向の直ｔｉＡ）、では電気双極子と反対向き
である。電気双極子には、電気双極子を電■方白番−向
けようとする力が働くので、これを利用［７て、ある方
向の電気双極子・能率を増加し７たり、逆に抑制したり
することができる。 これは、活性領域間の情報の伝達を双極子相汀作用で行
っていることになる。イの変化の（１方は。 初期状態及び活性領域間の相１７：作用によ−）で４ノ
、体的に、は様々であるが、これを制御して情報処理装
置どｌで用いることかで・きるにの情報処理装置の扱え
るデータは最大てｆ　ｎピッ１−である。この帳、情報
は光速で伝達するので、超高速に情報（ｊ伝達する。 また、本実施例のように活性領域にもいＣポテンシャル
エネルギが極小となる領域が（量子井戸１及び２Ｑ））
２カ所ある場合番、は（２重極小ボア゛ンシャル構造と
以Ｔ′呼ぶこと番、′する）、特に微小な電界変化で電
気双極子・能率ベク１−ルを大きく変化させることがで
きる。これは活性領域の電子分極率αが極めて人きくな
るｔめである。これを以トに説明する。電子分極率は次
式で定義される。１ｐ　＝　ａ　１号 こ、二でｐは電気双極子能率ベクトル、Ｅは活性領域番
：おける電界ベクトルである。ｉ　□□ｙ−の猷−７分
極率と同様（コ、活性領域の電子分極率は呈了力′ｆの
摂動論を用いて次式で近似的に表わさｊ′ｌ、る。 （χ　＝２　１＜１　　ｌ　　ｑｄ　　ｌ　　２＞ｌ”
／　　（Ｉミｚ　−’　　ｈ　１　）こごで、〈１１は
活性領域の基底状態の状態ベクトルをＩ）　ｉ　ｒ　ａ
　ｃ、のブラ記号を用いて表わし力もの、１２〉は第一
励起状態の状態ベクトルを１）　’＋、　ｒ　ａ　ｃの
クソト記号を用いて表わＩ２力もの、従って＜１．１ｑ
ｄ１２＞はエネルギー表示での電気双極「・能率ベクト
ルｑｄの行列要素、１ス□は基底状態のエネルギ、Ｅ２
．は第一励起状態のエネルギである。簡栄な計算の結果
、障壁膜の障壁高さが高くなるｉ、：従い、この式の分
母のＥ　、　−Ｅ□は単調１：、減少し２、徒ってαは
増大することがわかる。 薄い障壁膜の高さが無限大になると、Ｅ、−Ｅ□は０＆
、なり、αは無限大となる。すなｊ〕ち電界が０でも有
限の電気双極子能率ベクトルを持つ、あるいは永久双極
子を持つようになる５いずれにシ、５ても２重極小ポテ
ンシャルの活性領域では、薄い障壁膜のポテンシャル障
壁の高さによって電子分極率αの大きさを極めて′広い
範囲で制御１．ｓ二どができ、極めて大きなαを・実用
１Ｃきる。１大きな電！−分極率を持、）活性領域、ｉ
７Ｉイの定義から明らかなように一僅かな電界１１．°
対ｊ、でも大きな電領双極γ・能率ベクトル巻・持−）
。 薄い障壁膜の障壁高さを調節し、て大きな電ｒ−分極率
をイｊする活性領域を実現し、これを第１−図のように
格ｆ・状し、″、並へると、近傍の活性領域の電気。 双極を能率ペクト・ルが同力向に揃った状態が実現７で
きる。ご第１．を、第；３図１．４．示す、４：れは、
以ドのような理由１．゛よる。ある一つの活性領域番：
２僅かな電気双極子能率ベクトルが牛したとすると、こ
れは隣の活性領域の場所に小さな電界を作る。電ｒ・分
極率が太さいため、この活性領域は大きな電気双極子能
率ベクトルを持ち、もとの活性領域に”大きな電界を作
る。従〕で、もとの活性領域も大ぎな電気双極子能率ベ
クトルを持つようになる９、７のようなポジ５イブフイ
ードバツクが鷹から閘へと働くと、近い場所にある活性
領域は１１いに同じｈ向の電気双極子能率ベクトルを持
つようになる。 このような活性領域の年回を以−トでは“分域”と呼ぶ
ことにする。活性領域の電気双極子”・能率ベクトルを
スピン磁気、双極ｒ能率ベク１−ルに置き換λれば、本
実施例はちょうど強磁性体ど良く但Ｃいる。磁性体の分
野で・はスピンの揃った領域は分域と呼ば力１でおり、
本発明でもこの呼び名をもらいる。本実施例の分域は、
活性領域が互い１、−７メイドバツクを及ぼしあうため
、極めて安定であり、電弄髪印加しなくとも、電気双極
子能率ベクＩ−ルの向きを保持側る。これは、誘電体物
理の用語を用いると、自発分極を持つと表現ひきる。 ３次元の立方格ｆ−を持つ物質に自発分極が生【：る条
件どし、では下記のものが知られでいる。これは、Ｃ，
Ｋｉｔｔ、ｅｌ著、 Ｉ　Ｉｎ　ｔ　ｒ　ｏ　ｄ　ｕ　ｃ　ｔ　ｊ、　ｏ　ｎ
　　ｔ　ｏ　　ｓ　ｏ　１　ｉ、　ｄｓｔａｔＣｐｈｙ
ｓｉｃｓ、　　　第５版（Ｊｏｈｎ　　Ｗｉｌｅｙ　　
＆　　５ｏｎｓ。 Ｉ　ｎ　ｅ　）　、　４　１、、　７−４１８頁によれ
ば、Ｎα〉・３／４π。 どあられされろ。こ、二で、Ｎは双極イ・の；何度であ
り、本発明では活性領域の密度に対応する１、１−記し
たように、αは薄い障壁膜のボう゛ンシャルの高さを高
くすれば極めて高くできるので、この条ｆ１を満た１の
は容易である。従−〕で、自発分極の実現性は明らかで
ある。 薄い障壁領域の障壁高さ、あるい１４ｊりみを増加させ
ることにより、分極した状態の安定性が向」・するので
、高温まで自発分極が維持できるよう番。 なる。 ３次元のｑ方路ｆ以外の場合５例えば、止ｆｊ格子ある
いは２次元の格子の場合には、上記条件式の右辺の３／
４πが変伏するものの、同様の条件式が成り立・、Ｊ。 この自発分極の向きは、外部から印加する電界によって
反転させることができる。分極（単位体積当たりの電気
双極子能率）と外部電界の関係は。 第４図に示すように、ヒステリシスを持つ関係になるに
のビステリシスを用いて情報の記憶を行うことかできる
。 これまでも自発分極を持つ物質としで、Ｂ　ａ　Ｔ　Ｉ
　０３などの・群の強誘電体物質が知られでいる。これ
ら自然の強誘電体の電気双極子能率ベクトルは５１ミに
結晶を構成するイオンが変位することにより自発分極が
発生していた。本発明１・は、電−ｆ−が移動すること
により電気双ＨＩＬｉ−能率ベクトルが生じる点でこれ
らとは大ぎな相違がある。 電子はイオンよりも遥かに軽いので、本発明は。 自然の強誘電体に比べ、電界に対する応答速度ははるか
に高速である。 本実施例の構造を電極間【、はさみ込めば、高誘電率で
か−）超高速応答’ｉ３Ｊ能なキャパシタが形成できる
。ＢａＴｊ、０．などの強誘電体は１本質的に誘電率が
高いが、イオンの変位によって高い誘電率を実現してい
るために、応答速度が低速であった。本発明では電子の
変位によって高い誘電率を実現しているため、応答速度
は通常の強誘電体よりも３桁以上高速である。 量子井戸の幅を大きく設計すると、電子の移動できる範
囲が広がるので、誘電率は人きくなる４゜まブ、量子−
閉じ込め構造の密ＩＢ′各増加さゼ・る（格ｆ・間隔を
矩くする）ことによって、竜ｆ・閉じ込めａ造間の双極
子相ｙｚ作用が強まるの°乙Ｎ〕はり誘電率は高くなる
。 ご汎まで゛ｌ′７導体超格ｒ構造は盛ん（１，゛研究さ
れζきノーξが、異種のｔ導体を組み合わせて、移動度
、バンドギャップ等の物性定数が異なる半導棒巻実現す
るに留まン丁いた。、これに対しＬ、本発明は、半導体
を組み合わせＣ１強誘電体とい・う全く質的に違う物質
ど同様の性質が実現ζ；きる点ぴ従来とは、大きく異な
、−〕でおり、画期的な発明と考えられる。 このように自発分極及び分域構造を有（る本実施例では
、外部電界の印加により分域の発生、消去及び境界位置
の移動がｉ３Ｊ能である。 本発明では、ｊｉ　、：ｊ’ｉ−閉じ込め構造の電気双
極イの空間分布により情報を表現Ｊるので、従来のトラ
ンジスタ回路で・の情報の表現力λム１．比べ様４・な
利点がある。（従来のトランジスタ回路τ・は、トラン
ジスタはスイッチどし、て機能し、１・うン・′クスタ
がオン状態となるかオフ状態となるか釦う“イジタル伯
号ど対応させ”又いる７、この時、信号は金属配線中の
電位としであ↓′）われろ７）電餐、双極了は、電界１
．：’、　にっ−て容易し、向き・太き、Ｎを制御４゛
る５゛２ができる。従って、金属の配線を用いなくとも
４遠距離から向き人きざを変化さｌ、るご、１が′で・
きる１、すなわち、配線無しし゛情報を伝達で戸・ｄ）
１、また、電気双極子の向きや大きさ本・−変えるの１
．−は、１・；）ンジスタのように電流本流４必掌がな
いの“Ｃ７本発明は本質的（、、超低消費型！ｊｊｉの
動性シ、゛向いでいる。 電餐双極子”間の相−ｈ７作用も光の伝擢・速度７了伝
わるの１・、極めて高速である。７情報の伝達速度し関
して、従来の半導体素子のよ・）な量子・の飽和速度に
起因する制限を受：、ｊない。 本発明は、有限の分極を電源）’、ｒ　Ｌ　＆、−保持
ズ・きるので、分極の向き・大きさを場所により変化さ
ｔｏｙｔ記録Ｉ３，１お番づば、記憶媒体と（２て用い
る、−とができる。亮密度シ、量ｆ−閉じ込め構造本、
配列するととじより、通常の！ｔ１″導体記憶装置より
遥か１２、−高い記憶密、１ｇ′も・得るごとができる
。また、磁気蟲己録で・は書き込み時に！１１１場を発
生する必要があり、５？の時大きな電流本流１必要があ
るが５本発明では電場を発生４−るた１．）“τ・よい
ので、書き込み装置の消費電力４サイズは磁戴記録に比
へ遥かに小さなもの２・なる。また、本発明は半導体を
用いしいるプ、め、この記憶媒体と同一材料の１−に、
従来の゛ヒ導体ｉバイス・回路る・作成することができ
るので記憶の読みだし、書き込み回路２通信用回路あイ
；）いは伯［乞処理回路等ター従来技術ご作成１′イト
二とも容易である。 ［実施例］　２ 本発明を用いた第２．０実施例を以Ｆ番二説、明する１
、第５図は本発明による不揮発性ンンダムアクセスメモ
リ（ＲＡＭ）の記憶セルの用いる電界効果型トランジス
タを示橿゛。 ここで、８はｐ型シリコン基板、９はｒｌ　”領域から
なるソース領域、Ｉ、０は同じくｎ４′領域からなるド
レイン領域、１〕はソース＠Ｔ・、１−２ば薄い障壁膜
、Ｊ−３はグー１一端子、ｊ、・・ｔはゲ　１・電極、
〕５は障壁領域、Ｉ６は量子１４”Ｉ机　１゛７は１司
ツイン端Ｆζ・ある。量子井戸は多結晶！ζ１からなり
、薄い障壁膜は、電ｆのトンネル巾、流か流牡る程度に
薄く、かつｌｌ型にト　−ブされたＳｌ、　０２１ｌＷ
−（３あイ）１、障Φ″領域、、量子井戸、薄い障壁Ｉ
Ｊシ〜がらゲ　１、紗７林膜（１８）が構１戊、される
１７、＝７の中には第−歴び第二、活性領域１（１９，
２０）が含ま１シる１、次し、−この絶縁ター・ト型電
界効果ｉ”　ｌ−ラノジスタの動作Ｇ’、　’１’；　
（１；図を８用いて説明４”る、、ゲ　１−＃；糾ｊ）
ｖ１８の中では、第６［”！　（ａ）、（ｂ）Ｉｃ示１
２．通りの状態が安定して存在４る。１即も、電気双極
子がｆ−向きの状態と下向きの状態ひある。薄いＳｘＯ
，ＩＩ＠のドナ〜不純物からイｅ　＋、：：、る伝導電
子１．Ｌ量ｆ＃戸に分布４゛る。薄いＳｉＣ弓膜の領域
Ｔ′は、ポテンシャルエネルギが高いため、電ｒ−の存
０確率は必然的に小さくなる。このため番、゛わずかな
熱揺らぎ＆Ｊよって中心からＨ，ｆした量子−井戸に電
ｆ・はイ（：りしやすくなる。従って有′限の電気双極
子が発生しやすい。第一の活性領域２．０が」−向きの
電餐双極イ°を持）５ト汽、　ＩＮ、、＝：：、の活性
類−１二゛目、Ｌ゛向きの□ヵ、［，１カ＋１８　ｈ、
　Ｚ６５、。−７°門ふ、□ｍ　４＋、ｌｌ、ｉよ＜”
　ＬＪ：　ｌ、。 −１向きの電気双梼“ｒが生じイ）。４゛′の第一の活
個領域の電気双（ａ子は第・の活性領域ｊ　ｉ；″やは
り−Ｙ−向きの電界’＋ｉ：：　４’ｉるのζ′、第・
の活性領域の−ｊ向きの電気、双極−ｊ’ｆｆ）を率・
ペクト・ル・は４．すま４人ｅ　＜なイ’、’）　、１
．１、゛スＩ−述べたボジアイブソイ　Ｆバックの動子
、ＩＪまり。 １向ぎの状態が安定“ζ“ｋ）イ１５Ｚとがわか−）た
６ま−）たく同様の議論がト向戸）の電気双彬１′、の
状焦Ｊ　（、：“）いても成、〈シ゛も、やは１・１安
定５１・なイＣ，，４“□゛のよう１１．−１２で、こ
のゲート絶糾肪目８は内部１．、：１１．２．“）の安
定状態を持）。ごの絶縁ゲ　ｌ・型室、ｙＩ効外！、Ｉ
・つンぐノ２（夕のソース、ド１．フィンを接地し２で
、ゲート電極）１．”印加する電月た１、変化、へぜイ
；）、ト第′／図１：’、’、、、　：ｑ”：　ｉ−Ｊ
−、、うなヒス９リジ入夕持）電流電圧特性が得ｔ″）
れる。ゲートソース間電圧が０〜１時（１，も、ドレイ
ン電流が流才し２る状態と流ｉ１、ない状態が実現４（
・き゛る。 以上の性質本・丁月１いるごと番１．より、不揮発の（
電源が接続６さＪｌ置、いないときにもデータを保持４
゛る）ＲＡ　Ｍが実１０．　”’？：きる。この構成の
一例鴫一箱８回しｙｙＲ’ｉ’−＝　２９は行方向う“
：」−ド回路、２．１は１ハード線、２　”７１．Ｊ：
、　ｉ、１ｉｉｉｌンｌ＝　０−ル綜、２２．は３”−
夕１ａ、２６はメモリセル、２４は通常の紳、緑ゲ　１
・型電界効果ｌ−つンジスタ奮用いブ選択トジンジスタ
、２５は第：１図で説明ｃ、　ｙ−’、　’々定麩４．
１各イ１゛づイ：）電界効果型ｌびレンジスタ１．．よ
る記憶ｌ・ノ”、・心、パスタ、２８、ハ列メ５　向チ
ー、、、：：：１−　Ｆ　／　ｐ択回Ｍ、、　？１．Ｉ
びｊｙｙ　：、、、ｉ　人回芹δ　で・ｋ）　る　、・ ：、、’：　ノ’ｌ”　ｊ’ｉｌｌ　発１１＜　Ａ　Ｆ
ｉ、４ノ害＠　ｄミ）ｊ＜ヒ、、　ｖ５　ミ出ＬＩＱ、
Ｈ什４次に説明′４ζ°）１．否き込み１；ｔ、は選択
、Ｉ　Ｚ）ワ１、線杢１］ｈ”　ｉ））ハイし”する。 ぞのイ也のリー叫・線（，１、Ｌ１〜である。次１．．
書きｊ、尽みブいビットのＪント目−ル線を；ｉＦ、！
１１込みｔｔ　ａ　ｉｌ：：：、　ｔ５、テータ線本Ｉ
−、１−１ｙベルト、７する。１ごのビットのＳ１１憶
１・７シジ人夕のり−＋−・は書き込み電１１４　＋−
＋ツインはＩｌｌ］−１ｙベルとフ：４・るのζ・、記
憶１−シ゛〆ジスタは低しきい値の状態、〕なる１、す
なわち、ごのピッ１−の７メトすｉ、：ｌａ、１Ｔｉｌ
−が書き込まれｌニー、　、、次器、ハ・イを書き込む
場合Ｌニー、　ｉよ以上のＩＩ−書き込みの動作の後１
：”、　−１：、／　ｌ・１１−ル線をｒｌ・〜にＩ、
１゜か°、〕ハイを書きｉ人みブ、−いス（゛す１−ル
のデータ線！：けを書ぎ込みミル胃１．゛する。二のど
轡８ル憶トラノジスタのゲ　トソー＝人間しは１１〜１
．・・・ベル、ドレインソー人間には書き込み用電圧か
ら選択トランジスタのしきい電、圧だ４１低いレベルが
印加される。従１．て、ゲートドレイン間１．、”はン
イノ”大極性で書き込み用型ｉ＝が印加さぁ、Ｍｉ２憶
トノンジスタは高ｊ、きい鎖状態となン、°〕。橿なわ
ち、ハイが書き込まれる１、 読み！でし２時１、；は、ワード線をハづレベルレ、用
・で１選択トランジスタをオン状態とし、−１ントロ　
ル線をローレベル、データ練製（読みだし用の）ハイレ
ベルと４“る。記憶１−うンジスタが低しきい鎖状態と
なっている、メモリヤ“ルでは、記憶ｌ−ランジスタ、
選択トランジスタどもにオン状態となるので・、データ
線の電荷をメモリセルが放電し、５’−タ縁の電位がド
がる。記憶トランジスタが亮し５きい鎖状態どな、）で
いるメモリセルでは、データ線はハイレベルのままであ
る。このデータ線のイ苫号をセンスどンブで増−し、グ
部ｌ＼出力！１−読みだし、動作が完了°する１゜ 書き込み用の電１ヂは読みだ１、用の電圧。］：１・１
４：１高く討□定する。この実際のｔＩ干値は記憶１へ
ラソジスタの１．スうリシス特性により決める。 従来、゛４′導体不揮発刊メモリ゛ン？ば紗１経膜を介
）２て電信る注Ａ　Ｌ、ムリ引き゛抜いノーリ］−るた
め１１１、絶縁膜の長期的な疲・″ｌ目、〜より、５′
−夕の書、き摸メ、同数に゛制限があ−，ｆ：＝　、、
締縁膜玄薄く４”れば、書替λ同数は向１−１４るが、
これζ８・はう−タの保持期間が知くな−）て１゜、ま
う。また、データの消去／゛書替には、絶縁膜を介１．
Ｃ電荷を注入゛する必要があり、ミリセカンド程度の時
間が必要でぼり・）た７、ご′７れらのごとより、計算
機のマシンサイクル毎にデータタ書き替λるような用途
番、＝１４゛適さなか−）た。 ご、れし、１苅し２１５本実施例゛に〜は双極子°相ｌ
ｊ作用し〕よるポジティブフィードバックに、上っＣデ
ータ保持を行−Ｊ′１；いる。１なオ〕も、紛、ａゲル
（・内部に２つの状態を安定番５．保−）働きがある。 徒−〉で、薄い障壁膜の厚さ右〕Ｏオングストローム」
ス■：（ＸＸ薄くしても、記憶の保持には影響がない。 従・って、上記長期疲労の問題は回避できる。牲＋：：
＝、、＝の薄い障壁膜は」”、ネルギ　ギャップの大き
い一゛１′導体番、より構成するごともマ・、き、この
場合は、かト月Ｊ厚い膜を用いても、長期疲労の問題は
ない。また、ご：の記憶装置のチー・りの消去あるいは
書替；λ鴫間ル、１゛、極めて高速で旋）す１ゴノ秒以
−１・にできる、１これＩｆ。 書替え時には少数のキャリアが障壁膜の上か！″１１・
へ（あるい１、１．１シか１こ１１−へ）移！ＩＪづる
だｉｔ　ζ・よいからである。 ［実施例１：′３ 本発明の第：３の実施例巻具１・に説明４る。第５〕図
（ａ）は本発明１２．−よる記憶装置の・例呑示４゜同
図（ｃ）＆、示すよっに、第一の実施例と１−様に、第
一・量ｆ月戸Ｓ（５，第一“−量イ井；’ｉ　３６　、
薄い障壁膜；（４からなる活性領域３」が障壁領域：３
′７の中に！８′ｊ′−状し埋め込Ｊ、第１．Ｔ：いる
。第−量ｆ″４〕゛Ｊ−１３５、第二量“１′−井戸：
（６は障壁Ｎｉ域；代７よりで４゛・親和力の人さい材
料番、より構成さオし、薄い障壁膜：３４は第−量ｒ・
井戸３５、第゛、斌ｒ−井戸：３にい（九よりも電子Ｒ
相方のホさな材料かＪ′」なる、、　３３はドブ−不純
物である。第　の実施例どの違いは。 第−斌イ“井戸：３りの雷ブ′親和力が第−伝Ｆｊｆリ
−１：（にの電子親和力よりも大きく設定３ヘト、°；
□いイ、点であり、中独の活性領域で・考；ｉ（るど電
］′・は第・鮭了井戸３　Ｅ５　＆、安定し１存在４”
−６、。 この活性領域は、薄膜状の障壁領域の中く”・格１パ構
造をし、でおり、：３０は゛ｔ″導体ＡＴ）ろい（，１
金属か１＝〕なる制御＠極、：３８は＋１＋半導体かＩ
い：ノ・る接地領域て・ある１、 次れ、二の動ｆｇＬ１−．．〕いｌ説明する、格１状Ｌ
、゛配列し、た活性領域は、第１の実施例と全く同様の
機梗によって、自発分極を持ち−）る。本実施例の場６
には、第・量子井戸が第−量ｆ−井戸よりも電、Ｔ−親
和力が大きいので、電ｆ−の存イＩ（は第一・敏了井戸
の力が人ぎくなる。３従・・）て１・向きの電気双極−
ｒ（あるいは自発分極）が発ｔｉシや邊い。但１１１、
本実施例では全体の形状杏膜形状どし了−いるため（水
甲力向の・１法が垂直方向の・１法１．５”ｊｔべ″（
、ずっと大きい）、反分極場が生じる。ん：分椿楊は、
膜状の物質が分極したとき番、表面１．：Ｃきる霞石Ｉ
、１よ−ｌｌズリる電界であり、物質内＠貸ノ）分極を
、小さく−する向き。）、なる９、この反分極場の！、
−めψ７、第９図（ｂ）第４．−示づようｔへ上向きの
反転しｔ自発分極を有する微小領域（以後反転分極領域
ｐ・呼ぶ）３］が安定１，５て存在することができる１
、この反転分極岨１３１の存在ばノスＦのよう番、定式
化することかぐきる。この系の」省ルギーは、以上の：
３項よりなイ）。 Ｕ　Ｔ　：”　Ｕ　Ｗ　＋　Ｕ−，７Ｅ＋τＪ。 二こで、１３丁はトータルの二老ルギて゛おり、　様し
、Ｔ向きに分極１９．ているＳ伯を基準と（、−、、”
Ｕいイ）１、Ｕ管は反転分極領域とぞの他の領域の間の
Ｓ移領域の存在によるエネルギーの増加分、ＮＪＥは反
転分極領域と外部電界との相り作用を表わす項、ＵＤは
反分極場と反転分極領域の相ｊ１：作用を表わす項であ
る。反転分極領域を・対称性より円形であると仮定する
と、以〜トの解和式、が得ｒ）れる、１従ｗ＝２　π　
ｒ　σ Ｔ、Ｊ　＃　　二　２　　宍、：　　ｒ　　”　　Ｐ　
ｓ　　　（ｋ：　　ｅ　ｘ　＋　　＋　Δ　φ　／　　
ｑ　　ｄ　　）Ｌ、Ｊ　１）　：：：：　−２，７１ｒ
　２Ｐ　ｓ　Ｐ　ｓ　（’Ｊ−２Ｎ　）　　／　Ｅごこ
で、１・は反転分極領域の半径、（〕は単位面積当たり
の遷移領域の一ゴネルギ・〜、Ｐｓは自発分極（））大
きさ、】・１ｅｘｔは膜し一垂直方向゛１・向きの舊部
電稈、Δφば、第・＃Ｌｆ井戸ど第二３量子井戸の間の
電ｆ親和力の差、ｆｉｌは電Ｔ・の電４ｈ量、ｄは第一
・ｔ１′井戸と第二量ｒ・井戸の中心間の距離、Ｎは反
電場係数（直杆２　ｒが膜厚すと等し、くなった１１き
約Ｊ／３となり、Ｘ・が犬ぎくなるに従い鴨■Ｊ減少す
る）、　　ｋｉ廿量子・井戸の誘電率である４、この実
＃！例では夕）部かｔ）は電界は印加していないが、第
一・坂！井戸ど第　量子井戸とで電子親相方の違う１料
を用いることにより、Δφ／　ｑ　ｄが有限値である、
この式によ・−）で、エネルギーの半径１・に対する依
存性４求めると第１０図のよう番、゛なる５、同図１９
．よれば、ｒの安定な点どしてｒ＝○どｒ＝ｒ、、の２
つの条件がある４、ｒ＝０の点は、−様に分極（，５で
、反転分極が無い壕１合であり、ｒ＝ｒ、は′４′二径
１・。の反転分極領域が発１する場合に相当４る。ごの
どちらの条ｎ：　＋：”おいても、−度その状態番、２
なると、状態を継続１１’−，６、従って」−シｉ反転
分極領域をディジタル信号の７１１１１あるいは＋１０
１１と対応させ１“γイジタル情報の記録Ｌ６用いるこ
とができろ１、このような、反転分極は膜の方線ノ】自
と実質的し、Ｓ（宥１１．−電界を印加し、該電界な制
御づること

【４、より発生させることは容易である。反
転分極領域を発生させるには、膜番こ１６向きに電界１
を印加４れば良い。これば、膜の表面付近に電俸を形成
し、こｔに負の電圧な印加４ればよい。このとき第１１
図に示すように、ｒ−０が不安定となり、イ１限のｒだ
目が安定となる。この後、外部電胃を０１、Ｊシでも、
有限のｒ饋を保持する。 反転分極を移動さ伊る［“は、膜に垂直な電昇の強さに
傾斜を・設けることに、よって達成できる。第１２図に
示すような傾斜電界のもとでは、反転分極領域は十向き
の電界が強くなる方向ｌ＼移動４゛る。 第１１図に示１．）、）番、上向きの電界が強い場所の
力かゴ８ネルギーが低く、安定だからである。１反転分
極領域を良性敲番、”わ！−っ゛ｒ移動、″ｌ：＋！”
るｔ、は、第９図（ａ）及び第１−３図１．ユ示′１Ｊ
、うなｈ法を用いる。°１゛型制御電極３９と１型制御
電極４０を第〕：′３図のように交ｈ：に配置４る。こ
れに薄膜の面と実質的番、平わ゛方向の、時間どとも番
１．向きが回転する電界（回転電界）なさらに印加する
。該平行力面の電Ｗのもとで、制御電極は分極し、端部
に正あるいは負の電荷が生じる。負電荷のｖ：　Ｌ：あ
る活性領域には上向きのｔ弄が印加されるのて・、反転
分極領域は負電荷の下に４在する方が安定で・ある。回
転電Ｗを印加すると、反転分極領域は制御電極の負電荷
のある側に順次引き付けら九で順次移動する。第１３図
番、示”す動作の繰返しによ・）で１反転分極領域は任
意の場所まで移動４るごｌ・ができる。 以を述べたデバイスを同〜・ノーツブ」二に形成するこ
とにより、第１４図（ａ）、（ｂ）Ｌ”九すようなシリ
アルメモリが形成できる。ご二〇、４１は水平ｊｊ向電
界印加電極、４２は電源及び制御ｉｊＩ回路。 ４３は記憶部、４４は４！ンス回路及びｆ１０ボ）−１
−２４５はマイナール−プ、４６は転速ゲ〜ｌ・、う７
はメジャーループである７デイジタル情報は、反転分極
領域の有無により記録し５、ンイナ′・−ルブトを回転
電場により周回して゛いる。情報の読みだ１１．は、転
送ゲート４（５を開き、読み出したい情報をメジャール
ープに送りこんｒ　Ｉ　／　（１）ポ　１・を介し、Ｃ
行う。情報のａき込みはその逆に、工１０ポートから反
転分極領域４メジヤーループに転送し、転送ゲートを介
１２てマイナールーズに送り、二むことによ−〉で行う
。 反転分極領域は一種の粒子″・（種粒子）としで動作し
、情報を保持、伝達するごどができる。この反転分極領
域は、従来の電ｒ−や正孔に換オ）る新１゜い情報の伝
達坦体（キャリア）として利用するごとができる、反転
分極領域は、それ自体エネルギー的に安定であり、電ｆ
のように再結合により消滅することが無い。従来の電子
・を用いた情報記憶、情報処理では、多数の電子が移動
することが必要であった１４本発明では、反転分極領域
の移動に際し５ては、実際の電ゴーの移動は僅かＣあり
、電界の分布が高速ｅ移動する。従って、高速で電力消
費の小さい情報伝達が可能になる。 次、【６．このような記録装置の効果番、）いで説明す
る１電源なし番７情報を保持′Ｃきるので、不揮発性の
記録装置マ・ある９高密Ｆｒ：に量子閉じ、込め構造を
配列することにより、通常の半導体記憶装置より遥かに
高い記憶密度を得ることができる。また、磁気記録では
Ｓ＠込みに磁場を発生する必要があり、この時大きな電
流を流す必要があるが、本発明では電場を発生するだけ
でよいので、書き込み装置の消費電力、サイズは磁気、
記＠番Ｊ比べ運かに小さなものとなる。また、本発明は
半導体を用いているため、この記憶媒体と同−祠料の１
１．４６、従来の半導体デバイス・回ｉ６を作成するこ
とができるので、記憶の読み出し、書き込み回路、通信
用回路あるいは信号処理回路等を従来技術で作成するこ
とも容易である。 不均一な垂直電界を印加すれば反転分極領域は移動する
ことを丘に述べたが、従来の半導体装置イスとは改番、
述べる意味１・本質的な相違がある。 まず、この反、転分極領域の移動番、おいでは、電ｒは
各１子閉じ込め領域の中で第−ｉ了井戸と第一゛２量子
井戸の間の極め工短い距離を移動４゛るだ目Ｃある。し
かも電子が移動する方向は膜に垂直な方向であり０反転
分極領域の移動り向とは垂ｔ゛の方向である。従来の半
導体装百では情報と同時１．ｒ：電子が半導体中を実際
１１．移動する必要があったが、本発明の情報の伝達で
はこのような電子の移動を・伴わない（あるいは極めて
僅かの移動［２か伴わない）。実際には、電気双極子が
作り出す電界が半導体巻先の伝播速度で伝達）るごとに
なる。従・っ℃、反転分極領域の移動は超高速である７
また、従来の半導体デバイスでは、電子が電Ｗ　１．ｍ
より加速され（すなわちエネルギを得て）、障害物（結
晶格子や不純物）に衝突しながら走行するので、エネル
ギが熱に変わってしまう。すなわち消費電力が大きく、
チップ発熱も大きい、これ番：対し、て本発明は、実際
に電子が移動するわりではないので。 このようなエネルギーの消費が極めて小さい、１本実施
例で・は、第・ｉｌ　”？月Ｐど第一゛量ｆ°井７１１
１１ｉの＠ｆ親和力は異なる場合も、示ｌ、またが、電
子親、和−ｌＩが同じ場合にも、膜に４１：直し、電界
を印加すｚＢ　、ｙ７　、ｌ、：により同様の効果を得
る、＝”どができる。 本実施例τ・は、活性領域１．１“トノ゛−不純物を添
加し、、電子が活性領域中を移動す２）例を述ノ＜ノー
が５アクセプタ不純物榮印加Ｌ　、ＨＩＥ孔の運ｉｌｔ
＋　ａ利用［ζ−も同様の効果を・得ることがて・き゛
る。２次シ、１本実施例の製造）゛）１１・・スｌ：ｌ
　７１１）いて第１−５図（ａ）、（ｈ）、（ｅ）、（
ｄ）を用いて説明−する。まずｒｌ型の半導体基板の１
、【：、障壁領域となる膜、量子月戸どなる膜、薄い障
壁領域となる膜、１子弁戸となる膜、障壁領域λ！なる
膜を・次々し、゛形成する。具体的な材料の一例にあげ
れば、半導体基板としてはＳＦを・用い、障壁領域とし
ではノンドープのＳｉ、量子井戸にはＳ　ｉ　Ｇ　ｅ、
薄い障壁領域にはＢがドープされたＳｉを用いる。この
場合、量子Ｊｔ戸に閉じ、込めらｔｘ、るのは止孔とな
る。 これをホトリソグラフィ及びドライユッチングト、−よ
り加］して（同図（ｂ））、量子閉じ込め構造を作製す
る。この後、同図（Ｃ・）に示すよ）に、障壁領域とな
る里”導体領域を選択成長させる１、最後に保護膜及び
制御電極を形成ｊ、て本発明を得イ）。 【実施例】　４ 第１゛７図には、本発明の第４の実施例のランダムアク
セスメモリな示す。　同図（ａ）に示すように、第−量
そ井戸４９、第−量子井戸り０、薄い障壁ＪＩＩ５］か
らなる活性領域５２．５３が障壁領域５４の中に埋め込
まれている。第−量を井戸４９、第二量子井戸５０は障
壁領域５４より電子親和力の大きい材料により構成され
、薄い障Ｗ膜５１は第−量ｒ−井戸４９、第、−量子井
戸５０いｒれよりも電子親和力の小さな材料からなる。 ５　Ｅ；はドナー不純物である。５６は記憶セルであり
、一対の活性領域５２．５３からなる。この記憶セルを
はさむ形でワード線５７及びデータ線５８が形成、され
ている８ワード線及びデータ線は、高不純物濃度の半導
体あるいは、金属からなるものとする。さらに同図（ｂ
）の断面図に示すよう１．。 記憶セル、ワード線、データ線を・積層し、て高密度１
、：並べる。 次に１本実施例の動作１．５−ｖいて説明孝る。記憶セ
ルに゛デジタルの情報を書き込むλきは、以ドのよう１
．コする、ワード線を」Ｅの電Ｈ７■に設定し、γり線
を負の電圧−■に設定づ−る。この時非選択のリード線
、ビット線は接地１８ノベルとする。１選択された記憶
）ノルには２■の電圧が印加され、活性領域５２の電ｆ
は第二斌ｆ・井戸かｒ）第−電子Ｉ４６ノーＲへと移動
する。これによって、活性領域５２　Ｌｘ−、、は。 ド向ぎの電値双極子が生

【つる。この電気双極子は活性
領域「）３に（−向きの電界を作るのぐ、ごの電。 岩の影響で活性領域５３には■−向きの電気双極（が生
じる。１これを状＠１とする。反対の情報（０）を書き
込むには、ワード線に電圧−■各印加し。 データ線に電）＝ｖを印加すｈば良い。 このＩＦき込み時、非選択セルには■だけの電圧が印加
されるが、第−量ｆ−井戸と第一゛７量ｆ−井戸の間の
障壁高さ及び活性領域！：３２と活性＠４域’、　５　
ｔ３の距離を調節する１：とにより、電圧Ｖでは状態は
変化せずに、電圧２ｖでは状態が反転オるよ）番、設計
できる。 第１８図に示１ように、記憶セルは一対の電気双極子が
１３．いに双極子−を大きくする方向の電界を印加し、
正帰還が生じるので安定に状態夕保持４゛る。これは同
図し５．示すようにちょうど′ノリツブノロツブ（ラッ
チ回路）を霊剣双極子によって擬似したものとなってい
る。このような電気双極子１．ごよる７リツプフロツプ
（ラッチ回路）としでは第１９図に示すような直列に接
続したものも考え１゛）れる、。 情報の読みだし２は以ドのようにする。ワード線にＶの
電圧を印加し、データ線に・−■の電圧を印加すると選
択セルには】が書き込まれる。この時、もともと記憶セ
ルが１の場合にはデータ線に“ながれる電流は僅かであ
る。これに対し、もともとＯの場合には、記憶セルの電
気双極子１反転するのに必要な電伺が、記憶セルからデ
ータ線に流れ込む。この電荷を高感度のセンス増幅器に
より読みだす。この時、記憶セルの情報は破壊２にれる
ので、読みだし後、再書き込みを行う。 本実施例によれば、超高密度のメモリが構成ｌ・きる。 特に、第１′７図（ｂ）に示すよう１・；２．３次元的
に配列することにより、大容量のメモリが構成できる。 また、活性領域の対という甲、純な構成により、擬似的
にスタティックなノリツブノロツブ（ラッチ回路）を構
成でき、安定に状態を保持できるという特徴がある６従
って、従来のダイナミックＲＡＭのようなりフレクシ。 工動作は小部である。従−）で、本発明を用いた記憶装
置の制御回路は簡素なものとなる。

【発明の効果】

従来のトランジスタを用いた集積回路において、は、ト
ランジスタが動作する毎に、トランジスタ内部および配
線に付随した浮遊容量の充電、放電を行うため、大きな
電力消費が必要であった７また、集積度の増加とともに
配線に要する面積、配線の抵抗などが増加してしまう、
また、素チ構造の複雑化により、集積回路の製造コスト
は微細化とともに急激に増加しできでいる。さらに、動
作速度も飽和速度により制限されてしまう。 的な分布を情報ど対応づける。従−）で、金属の配線を
用いなくとも、遠距離から向き大きさを変化させること
ができる。しかも、電気双極子・の向きや大きさを変え
るのには、トランジスタのよう番・電流を流す必要がな
いのｅ、極めて”低消ｌＦ電方°ζ・動作できる。また
５多数の電気双極ｒ−＠・同時並列に遠隔制御すること
が４能であるので、これを用いたブロッザは本質的に並
列処理に向い１いる。 並列処理は高速な情報処理に極めて重要であることはい
）までもない。また、従来の金属配線番、よるクロック
分配では、配線抵抗によるり１１ツクスキユーのため多
数の情報処理エレメント間の同期を取るのは困難であり
、高速動作の障害とな−〕１゜いる。本発明では、電、
ＰＦに、より電気双極イシ遠隔操作するこＪ信Ｊより、
クロックの分配は光の伝播速度で行わｔするので、クロ
ックスキューは極めて小さい。 また、電気双極子は、その周りに極めて異方性の強い電
界分布香付るので、隣接双極子間の情報の伝達は、やは
り金属の配線釦用いないで行うことができる。電気双極
子間の相互作用は光の伝播速度で伝わるので、極めて高
速であり、従来の土導体素ｆのような電子の飽和速度番
１．起因する制限を受けない。 また１本発明は、従来の１・・ランジスタを相互配線ｊ
、７た集積回路に比べで極めて単純な構造を有する。 さらに、量イ閉じ込め構造として、２．重極小ポテンシ
ャル構造を用いると、伝導ギヤリアは第」。 の低ポテンシャルエネルギ領域に存在するか、第２の低
ポテンシャルユネルギ領域＆３′、存在する力叫１．：
よ−）で２種類の電気双極子と対応４−！　＃ｊするご
とができるのでディジタル信号処理、ディジタル信し・
記憶と適合する。 １子閉じ込め構造は、ナノメータレベルの寸法に小さく
できるので、これを用いた信号処理チップ、記憶デツプ
は極めて高集積にできる。 また、２重極小ボデンシャル構造では、電子分極率が極
めて大きくなるため、微小な電界で電気双極【能率ベク
トルを変化さＰるごとができろ、。 さらにこれを格ｆ状）１．並べるど、〃」・傍θ盲−；
性領域の電気双極Ｔ・能率ベクトルが同方向１：揃・ン
た状態が実現で・きる。すなオ）ち、自発分極を持つ、
１−゛の分極は電源な（７（、・、”保持′Ｃきるので
、分極の向き・大きさを場所Ｃ，，−より変化させて記
＠（、でお１．Ｊば、通常の半導体記憶装置より遥か駆
、高い記憶密度り・得ることがひきる。＊；ｒ・、磁公
、記録ζ二は臀と込みに磁場を発ｔ４ジ号パる必要があ
り２．゛の時大きな電１ｌＩＩｌ髪流を必要があるが、
本発明τ′は電場登発］４３ツ“・かだけでよいのひ、
書へ込み装置：の消費電１ｊ、サイズは磁気記録番、二
比へ、遥か１１小さなものとなる５、ｊ、た、本発明は
半導体を・用いＶ゛いるため２、′の記憶部１体と同一
材料の」川こ、往来の半導体デバイス・回路を作成夕る
ごどができるので、記憶の読み出シ２．書き込み回路、
通信用回路あるいは信シニ；夕１・：ｉｉｊ回路等を従
来技術で作成鱒゛る、°とも容易である。 また、このような２重極小ボテ：ノシヘ・・ル会・持″
）量子閉じ込め構造巻・格子状に並べｔ、こ第１□を薄
膜形状にするど大部分の電気ホ（掩ｒ・と反対向きの電
気双極子ルーオ・＾″）微小な）ｙ、転く）極領賊が形
成、される、。 この反転分極領域は入きさが・定Ｔ・あり、大３〜７．
・電界を印加ｔ、、　”ｒ請人１、ないかぎり安定［７
ζ”存在４−るのζ゛、　・種の粒子′−（あるいは種
粒子″）とり、、　１：ふるＪ・）。、′″の反転分極
領域Ｌ；ｌ−・様な４：直電ｙ１のもとｔ’　ｌ：ｊ静
！、Ｉ＝　ｉ−、＝て”いるが、場山しより）こψ・直
電界が変化゛４ると、移動４”る性質がある４、従コア
゛５．ニーの反転分極領域の面内分布り、情報）１１月
応さゼ２れば７情Ｉ／４Ｉ３ｆ記録・番ることがｒ・キ
る。”’ニー　（７）　ｆｆ１ｉ憶ノｊ代（１’、、Ｆ
　１．；ｔ、工１″：憶密ＩＣ０“が板めし人きい、記
憶（！１％＋！１．１．、“電力消費ｊ１．１１：不要
Ｃ゛あり、従、〕Ｃ゛不揮発ｅある。１この反転づ′Ｊ
極領域巻・ディジタル信号・の１、１０と対応、さｆＪ
′右１ば、ｆイジタルのＩば号ダＬ埋ｔ、、も用いるご
Ｊ・がでさる２、本発明では情報の伝達は僅かなづ°。 子の移動と電界の伝播番、゛より行う。従−〕で）ｎの
伝播速度番、′近い速度で情報が伝わる。往−）で、超
高速に情報処理が行なわＪ＞、る、１ξ；ｔ−１実際に
電子°・の移動は極めて僅かｅあるの？ｌＦ、　、：、
ｒ、不ルギーの消費は極めて小さい。 従＞７’、本発明を用いた情報のコ［）憶装置、情乾処
理装置はσ来に比へ超高速ζ′超低消費亀力Ｊなり、そ
の工業的価値は極め７人きい。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明の第一のり−：施流側活性領域の
構造も、示す図、第１、、　ＩＭ　（））　）は活性領
域」、おりるポヲンシャルユ゛ネルギーを示す図、第１
図（ｃ）は格イ”・構造を小１図、１１２図は、電気双
彬子の作る電昇分４１（電気力線）を力くす図、Ｉｌ　
３図は本発明の第一の実施例の分域構造も示４図、第４
図は本発明の第一・の実施例の分極と電界の関係を示す
図、第５図は本発明の第Ｊ′の実施例の記憶装置のメモ
リセル＆Ｊ用いるトランジスタの構造を示す図、第６図
は本発明の第＝′の実施例のゲルト・絶縁膜におりるポ
テンシャルコ゛、ネルギの分布と電子の分布」・示す図
、第７図は本発明の第二のす、流側のドレイン電流どゲ
ートソース間電Ｈ４の関係を示す図、第８図は本発明の
第：、の実施例の記憶装置の回路図、第９図は本発明の
第二′−４の実施例の情報処理装置の構造及びボデンシ
ャルユネルギーを示す図、第１０図は本発明の第３の実
施例の工水ルギ−と反転分極領域のｆ径との関係を示４
図、第１１図は本発明の第：３の実施例の１、界ルギ〜
ど反転分極領域の￥径どの関係において電昇が印加され
１いる場合の図、第１−２図は本発明第３の実施側番、
ｊ９いて一反転分帰領域の傾斜電界による移動紀示″１
図、第１：１図は人発明第３の実施例１．、おいてル、
転分極領域の転送法釦示孝゛図、第１４図（ａ）は本発
明第３の実施例（１４，よる反転分極領域を用い）−シ
リアルメモリの構成を小ず同、第１７１図（１））は本
発明第：３の実施側番１、”よるシリアルメ９．″りの
記憶部を・示１゛図、第１５図は本発明の第：３の実施
側番Ｊお１・ｊる製造ゾロセスを示す図、第１６図１従
来の量イ結合■Ｉ九１図、第１、７図（ａ）４’Ｊ本発
明の第４の実施例のランダムγりｔスメ王りの記憶ヤ′
ル部を示′１図、第１７図（ｂ）は記憶セル＞′し〜部
の新面構造を示１図、第１８図は粘性領域列とラッチ回
路どの類似を説明する図、第１９図は直列接続の活性領
域どラッチ回路、の類似も・示す図である。 符号の説明 １、　第第一　”Ｆ−井戸、２・・薄い障壁膜、：３・
第一゛量子開戸、：）・　ド′ナー　ｆ３・・活性領域
、８・・・Ｐ型シリコン基機、９・・・ｒ１＋領域から
なるソース領域。 ］０・・ｎ＋領領域らなるドｌツイン領域、１１・・・
ソス端了、＋２・・・薄い障壁膜、】：３・ゲ□−１一
端了、１４・・ゲーＩ−電極、１５・・・障壁領域４１
６・・・恢−イ井戸、］７・・・ドレぞン端子、１８　
・ゲート締縁膜。 １′：Ｅ・第・活＋′ｔｆｔ域、２０・・第二−活性領
域、２］・・す・　ト線、２゜２・・データ線、２．６
・、メモリセル、２．４・・・通常の馳綽ゲー　ト型電
界効果トランジスタを用いた選択トランジスタ、２５・
・・　安定状態を有する電界効果ヤ１１・ランジスタに
よる記憶ｌ−うンジスタ、２７・・コントロール線、２
８・・・列方向３”コード／選択回路及びセンス回路、
２！□］・・行方向デコード回路、３０・・・制御電極
、；３〕・・・反転分極領域、；３２．・・・電ｆ、３
３・・・ドナー不純物、：３４・・薄い障壁膜、：（５
・・・第−呈ｆ・井戸、３６・・・第二量ｆ・井戸、；
う７・・障壁領域、：３８・・・接地領域、；（９・・
・Ｔ字型制御電極、４０・・１字型制御電極、４１・・
・水シッフ′向電ＩＶ印加璽、極、４２・・電源及び制
御回路、４：３・記憶部、４４・・センス回路及び１１
０ポ　［・、４５・・マイナール・プ、４０・・転送ゲ
ート、４７・・・メジャー、ループ、４日・・量子ドツ
ト。 ４５］・・・第一・量子井戸、５０・第一、量ｆ井戸′
、５】・・薄い障壁膜、５２．５３・・・活性領域。λ
３４　・障壁領域、５５・・・ドナー不純物である。、
；）Ｃ′）・・記憶セル、！′；７・・・ワード線、５
８・・・データ線。 不１）月 （五） ｃｂ＞ ｒ；２）川 第、３］月 １蘭１の叱に〃月（攪糧−，！　４４．　、／、Ｓヌへ
一１ニブ門１ツ−イ’Ｅ’ｌ−／４４３　Ｎ　４＋４４
．１１’Ｋ。 あ、５゛渕 Ｐ’！Ｌ！５差淋【８） 江］ｎ 和、１ 卒４暑￥１ 第７侠１ 次′−トノ−５４間像−一 ２ノ８　）Ｈｌ １１′１１羽 ↑ 第９）竺］ を罰／）ｌ′Ｑｌ　、７ ＄７．ｚｔ￥１ 肘ｊ、坐体ｊ込、（３１） ４カー置 第１３）刺 々朱〃極網トベ（３１） １客さρ脩り４Ｍ１ｔＪ手、（３９〕 １イτ徹吻寵持、（ｖ７）） ￥、１５１図 缶１輝禿林（３０） ７、八 簿：Ｉｉ！ｌ暑？ｊ 井ダ、領ｆへ（、プ８） ＄ｒＧｒ’Ｆ） ￥）・同月 （ｃＬ） （Ａ） 第１真の続き （わｉｎＬ　Ｃ１−’ 識別記号 庁内整理２層 多１８１号 ネ）９図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、高抵抗半導体、絶縁体あるいは半絶縁体からなる障
   壁領域を有し、 該障壁領域の中に複数の活性領域を含み、 該活性領域はその内部に伝導キャリアを閉じ込めること
   ができ、 各々の上記活性領域がドナー、あるいはアクセプタとし
   て働く不純物原子を含み、 上記複数の活性領域の１つの内部における上記伝導キャ
   リアの局在により電気双極子を発生せしめることを特徴
   とする半導体装置。 ２、上記複数の活性領域間に働く上記電気双極子の相互
   作用によって、該活性領域の１つの内部における上記伝
   導キャリアの局在を変化させることにより、上記活性領
   域に生じた電気双極子の方向もしくは大きさを変化せし
   め、該変化を隣接する電気双極子方向もしくは大きさの
   変化として伝播させ、これにより情報が伝達されてなる
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の半導体装
   置。 ３、上記活性領域は、その中に、第１及び第２の低ポテ
   ンシャルエネルギ領域を有することを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の半導体装置。 ４、上記活性領域は、その中に、第１及び第２の低ポテ
   ンシャルエネルギ領域を有し、 上記伝導キャリアが第１の低ポテンシャルエネルギ領域
   に存在するか、第２の低ポテンシャルエネルギ領域に存
   在するかによって上記電気双極子が形成されてなり、 複数の上記活性領域における電気双極子に対応させて情
   報を保持することを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の半導体装置。 ５、上記障壁領域と上記複数の活性領域を含む膜を具備
   してなり、 該膜の方線方向と実質的に平行に電界を印加し、該電界
   と実質的に同一方向もしくは実質的に反対方向の電気双
   極子からなる微小領域を上記膜の内部に分布せしめ、 情報を保持することを特徴とすることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の半導体装置。 ６、上記印加電界と実質的に同一方向もしくは実質的に
   反対方向の上記電気双極子からなる上記微小領域をディ
   ジタル信号の”１”あるいは”０”と対応させることを
   特徴とする特許請求の範囲第５項記載の半導体装置。 ７、上記膜の面の方向と実質的に平行に電界を印加し、
   該電界の方向を回転せしめることによって、上記複数の
   活性領域の間で電気双極子を転送することを特徴とする
   特許請求の範囲第５項記載の半導体装置。 ８、上記活性領域の１対を互いに隣接して配置すること
   により、等価的にフリップフロップを擬似することを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の半導体装置。 ９、上記擬似フリップフロップを複数個配置し、該複数
   個の擬似フリップフロップにワード線とデータ線を接続
   もしくは接近させて情報記憶装置を構成することを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の半導体装置。